(57)【要約】      （修正有）【課題】  住宅の床下空間への設置に際して簡単に施工することができ、プラン変更やリフォーム等においても柔軟に対応することができる住宅設置用の蓄熱槽を提供する。【解決手段】  蓄熱槽２は、床材１０と土間コンクリート１１との間の床下空間１２に並設可能な複数の熱媒貯留タンク１５、１５…を連結することによって構成されているので、床下空間に凹所等を形成するなどの特別な工事を必要とせずに、熱媒貯留タンクを並べて連結するだけで床下空間に簡単に施工することができる。しかも、床下空間の形状や状況に合わせた自由な配置が可能であり、また熱媒貯留タンクの連結個数を変えることで、容量を簡単に変更することができるので、プラン変更やリフォーム等においても柔軟に対応することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床材と土間コンクリートとの間の床下空間に並設可能な複数の熱媒貯留タンクを、熱媒流通用パイプを介して互いに直列に連結してなることを特徴とする住宅設置用の蓄熱槽。
【請求項２】
各熱媒貯留タンクの上下位置に熱媒流通口をそれぞれ形成して、隣り合う熱媒貯留タンクにおける上側の熱媒流通口と下側の熱媒流通口とを熱媒流通用パイプを介して連結するようにした請求項１記載の住宅設置用の蓄熱槽。
【請求項３】
各熱媒貯留タンクの内部を、前記熱媒の流れを許容した状態で上側貯留空間と下側貯留空間とに仕切るようにした請求項２記載の住宅設置用の蓄熱槽。
【請求項４】
前記床下空間を暖める放熱器としても利用するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の住宅設置用の蓄熱槽。
【請求項５】
前記複数の熱媒貯留タンクを、土間コンクリートに敷設した断熱材上に設置するとともに、放熱量を調整するための断熱シートで覆うようにした請求項４記載の住宅設置用の蓄熱槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば給湯や暖房等に使用する熱媒を貯留するための住宅設置用の蓄熱槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安価な深夜電力を利用して電気ヒータやヒートポンプによって熱媒を加熱して、この熱媒を蓄熱槽に貯留しておき、給湯や暖房に使用するといった経済的な給湯、暖房システムが提案されている。
【０００３】
このようなシステムを一般住宅に適用する場合、縦型で容量の大きな蓄熱槽は、庭やベランダ等の屋外に設置していた。しかし、このような蓄熱槽を屋外の敷地に設置する場合、蓄熱槽が邪魔になるといった問題があった。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１及び２に開示されているように、住宅の床下空間において、その土間部分を掘り下げて凹所を形成し、この凹所に蓄熱槽を収容することで、床下空間を蓄熱槽の設置スペースとして利用して、屋外の敷地を有効に活用することができるようにした構造が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９５８６９号公報
【特許文献２】特開平７−２３３９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来においては、蓄熱槽を床下空間に設置するために、床下空間において凹所を形成していたため、システム導入に際して大掛かりな工事を必要とし、施工費も高騰していた。また、蓄熱槽は凹所に収容された状態で床下空間に設置されるので、蓄熱槽の配置場所が限定され、また蓄熱槽の容量を変更する場合には、蓄熱槽ごと取り替える必要があり、プラン変更やリフォーム等に際して柔軟に対応できないといった欠点があった。
【０００７】
この発明は、上記の不具合を解消して、住宅の床下空間への設置に際して、凹所等を形成するなどの特別な工事を必要とせずに簡単に施工することができ、プラン変更やリフォーム等においても柔軟に対応することができる住宅設置用の蓄熱槽の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明の住宅設置用の蓄熱槽は、床材と土間コンクリートとの間の床下空間に並設可能な複数の熱媒貯留タンクを、熱媒流通用パイプを介して互いに直列に連結してなることを特徴とする。
【０００９】
具体的には、各熱媒貯留タンクの上下位置に熱媒流通口をそれぞれ形成して、隣り合う熱媒貯留タンクにおける上側の熱媒流通口と下側の熱媒流通口とを熱媒流通用パイプを介して連結している。さらに、各熱媒貯留タンクの内部を、前記熱媒の流れを許容した状態で上側貯留空間と下側貯留空間とに仕切るようにしている。
【００１０】
また、この蓄熱槽は、前記床下空間を暖める放熱器としても利用するようにしている。この場合、複数の熱媒貯留タンクを、土間コンクリートに敷設した断熱材上に設置するとともに、放熱量を調整するための断熱シートで覆うようにしている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の蓄熱槽は、床材と土間コンクリートとの間の床下空間に並設可能な複数の熱媒貯留タンクを連結することによって構成されているので、床下空間に凹所等を形成するなどの特別な工事を必要とせずに、熱媒貯留タンクを並べて連結するだけで床下空間に簡単に施工することができ、屋外の敷地に蓄熱槽を設置する必要がなく、敷地を有効に活用することができる。しかも、床下空間の形状や状況に合わせた自由な配置が可能であり、また熱媒貯留タンクの連結個数を変えることで、蓄熱槽の容量を簡単に変更することができるので、プラン変更やリフォーム等において柔軟に対応することができる。
【００１２】
さらに、このように複数の熱媒貯留タンクを互いに直列に連結した構造では、例えば給湯時や暖房時において、一端側の熱媒貯留タンク内の高温熱媒から使用し、給湯や暖房に使用した後の低温熱媒を他端側の熱媒貯留タンクに戻すことで、高温の熱媒と低温の熱媒との混じり合いをなくして、給湯や暖房に際して高温の熱媒を常に使用することができ、給湯効率や暖房効率を高めることができる。
【００１３】
また、各熱媒貯留タンクの内部を、熱媒の流れを許容した状態で上側貯留空間と下側貯留空間とに仕切るようにすれば、各熱媒貯留タンク内においても、上部貯留空間に貯留する熱媒と下側貯留空間に貯留する熱媒との混じり合いを防ぐことができ、給湯効率や暖房効率をより一層高めることができる。
【００１４】
さらに、蓄熱槽を放熱器としても利用すれば、床下空間を適度に暖めて床暖房に寄与させることができ、また厳重な断熱処理を施さずに済むことから、設備コストの低減も図ることができる。
【００１５】
さらにまた、各熱媒貯留タンクを、土間コンクリートに敷設した断熱材上に設置することで、蓄熱槽からの熱が土間コンクリートを伝って外部へ逃げるのを防止することができ、放熱による床下空間の暖房効率を向上することができる。さらにまた、蓄熱材を断熱シートで覆って放熱量を調整すれば、床下空間における温度を調節することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る蓄熱槽を使用した蓄熱式床暖房システムを示している。
【００１７】
この蓄熱式暖房システムは、床暖房にのみ使用する熱媒を加熱するヒートポンプ(１)と、熱媒を貯留する蓄熱槽(２)と、熱媒によって床を暖める床暖房器(３)と、蓄熱用熱媒回路(４)と、暖房用熱媒回路(５)とからなる。なお、熱媒としては、水が用いられているが、ポリエチレングリコール等のその他の熱媒を用いるようにしても良い。
【００１８】
ヒートポンプ(１)としては、例えばＨＦＣ等を冷媒とした廉価な汎用ヒートポンプが用いられている。このヒートポンプ(１)においては、コンプレッサにより圧縮した冷媒を、凝縮器、蒸発器の順に循環させて、蒸発時に外気から採熱し、凝縮時に放熱して熱媒を加熱するようになっている。
【００１９】
このヒートポンプ(１)は、図示しないコントローラによって、午後１１時から翌朝午前７時までの間でのみ作動するように制御されている。すなわち、深夜電力のみを利用して作動するようになっている。
【００２０】
なお、ヒートポンプ(１)に室内機を接続して、室内の冷房用にも兼用しても良い。また、このような汎用ヒートポンプを使用する代わりに、より熱効率の高いＣＯ2ヒートポンプ等を用いるようにしても良い。
【００２１】
蓄熱槽(２)は、図１及び図２に示すように、床材(10)と土間コンクリート(11)との間の床下空間(12)に並設した複数の熱媒貯留タンク(15)(15)…を、熱媒流通用パイプ(16)(16)…を介して互いに直列に連結してなる。なお、図２において、(16)は大引、(17)は根太である。
【００２２】
各熱媒貯留タンク(15)は、図３に示すように、樹脂製或いは金属製で、例えば略直方体状に形成されていて、その長さ(Ｌ)が約８００ｍｍ、幅(Ｗ)が約２５０ｍｍ、高さ(Ｈ)が約３００ｍｍで、その内部に約６０リットルの熱媒を貯留できるようになっている。
【００２３】
なお、熱媒貯留タンク(15)の大きさは、これに限定されるものではなく、少なくとも床材(10)と土間コンクリート(11)との間の床下空間(12)に設置可能な大きさであれば良い。蓄熱槽(２)全体の容量としては、暖める床面の面積やヒートポンプ(１)の種類等によって適宜設定すれば良い。例えば汎用ヒートポンプを使用する場合には、１０００リットル〜１２００リットルの熱媒を貯留することができる容量を確保するのが望ましく、またＣＯ2ヒートポンプを使用する場合には、５００リットル〜６００リットルの熱媒を貯留することができる容量を確保するのが望ましい。
【００２４】
この熱媒貯留タンク(15)には、その内部を上側貯留空間(20)と下側貯留空間(21)とに仕切る仕切板(22)が設けられている。そして、この仕切板(22)と熱媒貯留タンク(15)の短手方向に沿った一方の側面(23)との間には、熱媒の流れを許容する隙間(24)が形成されている。
【００２５】
また、熱媒貯留タンク(15)の長手方向に沿った一方の側面(18)における一端部側の上部位置には、上側貯留空間(20)に対して熱媒を流入流出する上側熱媒流通口(25)が形成され、長手方向に沿った他方の側面(18)における一端部側の下部位置には、下側貯留空間(21)に対して熱媒を流入流出する下側熱媒流通口(26)が形成されている。すなわち、熱媒貯留タンク(15)の隙間(24)とは反対側の端部に、仕切板(22)を挟むようにして上下の熱媒流通口(25)(26)が形成されている。
【００２６】
さらに、互いに連結した熱媒貯留タンク(15)(15)…のうち、一端側(図１において右側)に位置する熱媒貯留タンク(15)には、図４(ａ)に示すように、上側熱媒流通口(25)(25)が２個ずつ形成され、他端側(図１において左側)に位置する熱媒貯留タンク(15)には、図４(ｂ)に示すように、下側熱媒流通口(26)(26)が２個ずつ形成されている。
【００２７】
そして、隣り合う熱媒貯留タンク(15)(15)における上側熱媒流通口(25)と下側熱媒流通口(26)が、熱媒流通用パイプ(11)を介して連結されている。
【００２８】
なお、熱媒貯留タンク(15)としては、図５に示すように、仕切板(22)を設けていないタイプを使用しても良い。この場合、上側熱媒流通口(25)を一方の側面(18)の一端部側に形成し、下側熱媒流通口(26)を他方の側面(18)の他端部側に形成して、上下の熱媒流通口(25)(26)をできるだけ離間させるようにしている。この場合においても、一端側に位置する熱媒貯留タンク(15)には、図６(ａ)に示すように、上側熱媒流通口(25)(25)が２個ずつ形成され、他端側に位置する熱媒貯留タンク(15)には、図６(ｂ)に示すように、下側熱媒流通口(26)(26)が２個ずつ形成されている。
【００２９】
このようにして構成されている蓄熱槽(２)は、単に熱媒を貯留するだけでなく、床下空間(12)を暖める放熱器としても利用されるようになっている。従って、蓄熱槽(２)の各熱媒貯留タンク(15)(15)…には、特別な断熱処理は施されていないが、蓄熱槽(２)からの熱が土間コンクリート(11)を伝って逃げるのを防止するために、図２に示すように、土間コンクリート(11)に敷設した断熱材(30)上に蓄熱槽(２)が設置されている。
【００３０】
また、この蓄熱槽(２)は、放熱量を調整するための断熱シート(31)で覆われている。すなわち、断熱シート(31)の厚みや素材等を適宜変更することで、蓄熱槽(２)における放熱量を調整することができるようになっている。なお、断熱シート(31)は、必ずしも設ける必要はなく、十分な放熱量を確保したい場合には廃止しても良い。
【００３１】
床暖房器(３)は、床材(10)の下側に蛇行状態で配置した放熱管(35)を備え、この放熱管(35)に高温の熱媒が流れることで、床材(10)を暖めるようになっている。
【００３２】
蓄熱用熱媒回路(４)は、一端側の熱媒貯留タンク(15)の上側熱媒流通口(25)と他端側の熱媒貯留タンク(15)の下側熱媒流通口(26)とを繋ぐ蓄熱用配管(40)を備え、この蓄熱用配管(40)に電動ポンプ(41)及び熱交換器(42)を設けることによって構成されている。
【００３３】
電動ポンプ(41)は、図示しないコントローラによって、午後１１時から翌朝午前７時までの間のみ作動するように制御されている。すなわち、深夜電力のみを利用して作動するようになっている。
【００３４】
熱交換器(42)は、蓄熱用配管(40)の熱媒とヒートポンプ(１)の冷媒との間で熱交換を行わせるもので、この熱交換器(42)において、冷媒の凝縮時の放熱を熱媒が受け取るようになっている。
【００３５】
この蓄熱用熱媒回路(４)では、電動ポンプ(41)の作動により、ヒートポンプ(１)によって加熱された高温熱媒を蓄熱槽(２)の一端側の熱媒貯留タンク(15)内へ導くとともに、他端側の熱媒貯留タンク(15)内の低温熱媒をヒートポンプ(１)へ導くようになっている。
【００３６】
暖房用熱媒回路(５)は、一端側の熱媒貯留タンク(15)の上側熱媒流通口(25)と床暖房器(３)の放熱管(35)の一端側とを繋ぐ第１暖房用配管(50)と、他端側の熱媒貯留タンク(15)の下側熱媒流通口(26)と床暖房器(３)の放熱管(35)の他端側とを繋ぐ第２暖房用配管(51)とを備え、第１暖房用配管(50)に電動ポンプ(52)を設けることによって構成されている。なお、電動ポンプ(52)は、図示しない操作パネル等を操作することで、常時作動するように制御されている。
【００３７】
この暖房用熱媒回路(５)では、電動ポンプ(52)の作動により、一端側の熱媒貯留タンク(15)内の高温熱媒を床暖房器(３)に導くとともに、床暖房器(３)からの低温熱媒を他端側の熱媒貯留タンク(15)内に導くようになっている。
【００３８】
次に、上記構成の蓄熱式床暖房システムの動作について説明する。まず、午後１１時から翌朝午前７時までの間の深夜電力利用時間帯において、ヒートポンプ(１)が作動するとともに、蓄熱用熱媒回路(４)の電動ポンプ(41)が作動する。これにより、蓄熱槽(２)の他端側の熱媒貯留タンク(15)において、その下側熱媒流通口(26)から低温熱媒が順次流出し、この流出した低温熱媒が蓄熱用配管(40)を通って熱交換器(42)に導かれ、ヒートポンプ(１)により加熱されて高温となる。
【００３９】
この高温熱媒は、蓄熱用配管(40)を通って一端側の熱媒貯留タンク(15)へ順次導かれ、その上側熱媒流通口(25)から上側貯留空間(20)に順次流入する。そして、上側貯留空間(20)を満たした高温熱媒は、隙間(24)を通って下側貯留空間(21)に順次流れ込み、一端側の熱媒貯留タンク(15)全体が高温熱媒で満たされる。
【００４０】
一端側の熱媒貯留タンク(15)全体が高温熱媒で満たされると、その下側熱媒流通口(26)から高温熱媒が順次流出する。流出した高温熱媒は、熱媒流通用パイプ(16)を通って隣の熱媒貯留タンク(15)へ導かれ、その上側熱媒流通口(25)から上側貯留空間(20)に順次流れ込む。そして、上記と同様にして隣の熱媒貯留タンク(15)全体が高温熱媒で満たされると、さらにその隣の熱媒貯留タンク(15)へ高温熱媒が流れ込み、最終的には蓄熱槽(２)全体が高温熱媒で満たされる。
【００４１】
この蓄熱工程において、一端側の熱媒貯留タンク(15)内の熱媒と他端側の熱媒貯留タンク(15)内の熱媒との間で温度差が生じている。すなわち、一端側の熱媒貯留タンク(15)内の熱媒ほど高温となっている。また、各熱媒貯留タンク(15)においても、その上側貯留空間(20)に貯留する熱媒と下側貯留空間(21)に貯留する熱媒との間で温度差が生じている。すなわち、上側貯留空間(20)に貯留する熱媒ほど高温となっている。従って、他端側の熱媒貯留タンク(15)の下側熱媒流通口(26)から流出する熱媒が最も低温となっており、この最も低温の熱媒を熱交換器(42)に順次導くようにして、ヒートポンプ(１)によって加熱することで、熱交換効率を良好に確保している。
【００４２】
なお、図５及び図６に示す仕切板(22)を設けていない熱媒貯留タンク(15)を使用している場合でも、上記と同様に他端側の熱媒貯留タンク(15)から低温熱媒が順次流出するとともに、一端側の熱媒貯留タンク(15)へ高温熱媒が順次流入して、一端側の熱媒貯留タンク(15)から他端側の熱媒貯留タンク(15)へ向けて高温熱媒が順次満たされる。
【００４３】
高温熱媒で満たされた蓄熱槽(２)の各熱媒貯留タンク(15)(15)…は放熱器として機能し、その放熱によって床下空間(12)を適度に暖めて、室内の冷え込みを防ぐ。
【００４４】
次に、操作パネルを操作して、暖房用熱媒回路(５)の電動ポンプ(52)を作動させると、一端側の熱媒貯留タンク(15)の上側貯留空間(20)に貯留している最も高温の熱媒から順に、上側熱媒流通口(25)から流出する。そして、この流出した高温熱媒が第１暖房用配管(50)を通って床暖房器(３)に導かれ、その放熱管(35)を通ることで放熱して床材(10)を暖める。放熱して低温となった熱媒は、第２暖房用配管(51)を通って他端側の熱媒貯留タンク(15)に順次導かれ、その下側熱媒流通口(26)から下側貯留空間(21)に順次流入する。
【００４５】
すなわち、高温の熱媒から順に床暖房に使用することができ、また床暖房に使用した後の低温の熱媒が、他端側の熱媒貯留タンク(15)の下側貯留空間(21)に順次流入しても、熱媒貯留タンク(15)(15)…が直列に連結され、しかも各熱媒貯留タンク(15)において上側貯留空間(20)と下側貯留空間(21)に分かれていることから、その低温の熱媒が高温の熱媒と混ざり合い難く、このため高温の熱媒を常に床暖房に使用して、床暖房効率を高めることができる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、蓄熱槽を床暖房システムに適用した例を示したが、蓄熱槽に貯留した熱媒を給湯に利用する給湯システムや、強制対流式の冷暖房に利用する冷暖房システム等において適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の一実施形態に係る蓄熱槽を用いた蓄熱式床暖房システムの構成図である。
【図２】蓄熱槽の設置状態を示す図である。
【図３】熱媒貯留タンクの斜視図である。
【図４】一端側及び他端側の熱媒貯留タンクの斜視図である。
【図５】別の熱媒貯留タンクの斜視図である。
【図６】一端側及び他端側の熱媒貯留タンクの斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
(２)  蓄熱槽
(10)  床材
(11)  土間コンクリート
(12)  床下空間
(15)  熱媒貯留タンク
(16)  熱媒流通用パイプ
(25)(26)  熱媒流通口
(30)  断熱材
(31)  断熱シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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